化工企业成本管理课件(PPT 57页).ppt

第七章化工企业成本管理 第一节化工企业生产成本计划 一 预算预算是指在生产前 根据已批准的工艺流程图样和既定的生产方法 按照特定的方法计算生产费用 直接费用 间接费用 直接人工 加工费用 和利税 二 预算费用的组成在定额法预算中 产品造价通常由直接费 生产管理费 利润组成 三 预算方法步骤 一 熟悉化工生产工艺流程图及所采用的生产标准 二 熟悉化工生产组织设计 三 熟悉化工产品原料进料途径及价格走势 半成品价格定价规则 四 按照化工产品工艺流程 分步计算成本 五 编制化工生产成本预算书 第二节化工企业生产成本计算 一 化工企业生产成本计算的原则 一 合法性原则 二 可靠性原则 三 相关性原则 四 分期核算原则 五 权责发生制原则 六 实际成本计价原则 七 一致性原则 八 重要性原则 二 生产成本计算的方法 一 品种法 二 分批法 三 分步法案例 从聚丙烯酰胺的生产过程看成本的构成 聚丙烯生产工艺技术浆液法液相本体法本体 气相组合法气相法 浆液法聚合工艺 工艺概述 浆液法工艺 Slurryprocess 也称淤浆法或溶剂法工艺 是最早的聚丙烯生产工艺 在长达近30年的时间里是最主要的聚丙烯生产工艺 虽然由于催化剂的进展使聚丙烯生产工艺发展成为更加简单的气相法和本体法工艺 但目前世界上有许多老的聚丙烯装置仍在生产高质量的聚丙烯产品 随着高效 高立体选择性催化剂的开发并成功地应用到浆液法聚合工艺中 浆液法工艺流程得到简化 取消了脱灰工段 降低了脱除无规聚合物副产品的负荷 大大减少了溶剂可溶聚合物的生成量 原料消耗和能耗也大幅度降低 这极大改善了浆液法工艺的经济性 延长了浆液法工艺装置的寿命 到1990年 全球31 的聚丙烯生产能力仍采用浆液法工艺 1998年 该比例降到19 主要的浆液法聚合工艺有蒙埃公司浆液法工艺 海格立斯公司浆液法工艺 三井东压化学公司浆液法工艺 阿莫科化学公司浆液法工艺 三井油化公司浆液法工艺 索尔维公司浆液法工艺 现代浆液法工艺 阿莫科浆液法工艺 概述 美国阿莫科化学 AmocoChem 公司 现为BP公司 拥有美国第一套独自开发的聚丙烯连续生产工艺装置 我国辽阳石油化纤公司化工三厂聚丙烯生产装置就是从该公司引进的 能生产均聚物 丙烯 乙烯无规共聚物 丙烯 乙烯嵌段共聚物 阿莫科浆液法工艺流程示意图 工艺特点 阿莫科浆液法工艺的特点是 各种牌号的产品均可用同一催化剂体系生产出来 均聚 无规共聚物采用两台聚合釜并联操作 嵌段共聚时采用两台聚合釜串联操作 聚合釜散热采用夹套 盘管和物料循环三种方式 效果显著 采用水蒸汽连续蒸馏法回收己烷和上除无规物 造粒工段采用双螺杆混炼 单螺杆挤压 自动换筛和水中热切粒 阿莫科溶剂法工艺的主要设备的生产效率高 连续性强 操作人员少 三井油化公司现代浆液法 概述 三井油化的浆液法工艺采用高活性 高立体定向性的催化剂 过程没有催化剂分解和洗涤工序 由于该工艺使用溶剂量小 溶剂回收工序简化 加之不需回收分解剂 因此 据介绍 整个生产装置的工程费用与其它装液法相比可节省20 生产费用可节省10 装置的能耗也大幅度降低 三井油化浆液法工艺流程示意图 液相本体法聚合工艺 本体法工艺有过多种工艺路线 主要的液相本体法聚合工艺有Rexall Rexene Dart ElPaso 埃尔帕索 Philips 菲利浦公司 液相本体法工艺 Sumitomo Exxon本体聚合工艺 三井东压化学公司液相本体法工艺 经讨30多年的发展和竞争 目前Basell的Spheripol工艺 本体和气相组合法 居领先地位 概述 菲利浦工艺 菲利浦液相本体法工艺采用带夹套的环管反应器 环管反应器的是一台首尾相连的带有欢热夹套的单管热交换器 它由四根立管和一台轴循环泵组成 菲利浦液相本体法工艺流程示意图 第四代催化剂 本体法和气相法组合工艺 主要的本体法和气相法组合工艺有 Spheripol工艺Hypol工艺北欧化工的北星双峰聚丙烯BOSTAR工艺 Spheripol工艺 概况 采用Spheripol工艺的聚丙烯装置 工艺特点 均聚反应采用液相环管反应器 浆液浓度高 50 wt 反应器的单程转化率高 达到50 65 多相共聚采用气相法密相流化床反应器 其催化剂的粒径大而且圆 所生成的聚合物颗粒大 粒径2mm左右 且粒径分布窄 颗粒呈球形 流动性好 堆积密度高 450k m3 反应器时 空产率可达80kgEPR h m3 总应器容积 容积利用率接近50 采用一个气相反应器系统可以生产乙烯含量在8 12 wt的抗冲共聚物 如需生产橡胶相含量更高且可能具有一个以上分散相的特殊抗冲共聚物如低白点产品 则需要设计两个气相反应器系统 Spheripol工艺技术能提供全范围的产品 包括均聚物 无规共聚物 抗冲共聚物 三元共聚物 乙烯 丙烯 丁烯共聚物 其均聚物产品的MFR范围为0 1 2000g 10min 工业化产品的MFR达到1860g 10min 特殊的不造粒产品 工业化生产的无规共聚物产品中乙烯含量高达4 5 wt 并有乙烯 丙烯 丁烯三元共聚物产品 密封起始温度低至110 抗冲共聚产品乙烯含量可高达25 40 橡胶相 并已具有达到40 乙烯含量 60 橡胶相 的能力 Spheripol被誉为新一代PP工艺的BasellAddipol生产工艺早在1980年代就实现了工业化 由于不需造粒 被广泛地用于可以直接使用粉料和不能造粒的高流动性 MFR 80 产品 Addipol工艺是在Spheripol工艺基础上 以球形催化剂使丙烯形成粒径为0 4 4mm平均粒径2mm的粒子 工艺特点 低的操作费用 与常规挤出混合造粒比 设备总投资低30 能量消耗减少85 挤出造粒的能耗为250kw h t 而Addipol工艺约35kw h t 维修成本减少80 为用户提供优良的产品 制品加工所需的能量减少10 需染色颜料量减少15 20 MFR最高 800 最低 0 5 Addipol工艺关键是新型催化剂系统和新型添加剂加入技术 Addipol工艺 Spheripol工艺过程包括催化剂制备 预聚合及液相本体反应系统 气相反应系统 聚合物脱气及单体回收 聚合物汽蒸干燥 挤压造粒等工序 生产无规共聚物时 乙烯同时加入第一组和第二组反应器 聚合反应的压力为3 4 4 4MPa 反应温度为75 80 生产抗冲共聚物时 使用一个共聚反应器 第一共聚反应器的温度80 反应压力为1 l l 3MPa 工艺过程 Spheripol工艺流程示意图 Hypol工艺 概况 HY HS II型催化剂的开发成功 是PP工艺划时代的进步 三井化学也因此发展了液相本体和气相法相结合的Hypol工艺 据称可生产0 10 600MFR范围的产品 单条生产线最大能力可达16万吨 年 抗冲共聚产品的乙烯含量已达25 40 橡胶体 据称其工艺可使乙烯含量达30 50 橡胶体 采用Hypol工艺的聚丙烯装置 工艺特点 HY HS IIHypol工艺是多级聚合工艺 它把溶剂法丙烯聚合工艺的优点同气相法聚合工艺的优点融为一体 是一种不脱灰 不脱无规物能生产多种牌号聚丙烯的工艺 工艺的特点如下 通过预聚和动态过滤使全部催化剂颗粒都能处理得非常均匀 多级反应系统用来降低催化剂的 短路现象 超高活性和立体有择性的催化剂聚合物颗粒具有很好的刚性 球状 大小均匀 抗冲共聚物中乙烯达14mol 无规共聚乙烯达6mol Hypol工艺流程图 北欧化工的北星双峰聚丙烯BOSTAR工艺 概况 北星双峰聚丙烯工艺采用双反应器即环管反应器串联气相反应器生产均聚物和无规共聚物 再串联一台或两台气相反应器生产抗冲共聚物 北欧化工第一套采用北星双峰聚丙烯工艺的工业装置 设计能力20万吨 年 建在奥地利的Schwechat 于2000年5月建成投产 北星双峰聚丙烯工艺采用北欧化工的BCI系列催化剂 能够适应较高的聚合温度 该催化剂的活性和等规度随聚合温度的增大而增大 工艺特点 北星双峰聚丙烯工艺在超临界条件下操作 聚合温度和压力都较高 主要特点如下 更高活性的MgCl2载体载体催化剂 BCI 使用的Z N系列催化剂反应温度越高 活性越高 90 时甚至达到100 000kg聚丙烯 kg催化剂 产品中的催化剂残余量非常低 环管反应器在超临界条件下操作 加入的氢气浓度几乎没有限制 可以直接在反应器中生产很高熔融指数的产品 MFR超过1000g 10min 能够生产单峰和双峰产品 将在 第二章新技术开发 中做详细介绍 气相法工艺 气相法聚丙烯工艺的研究和开发开始于60年代早期 目前 气相法聚丙烯工艺主要有采用立式搅拌床的Novolen工艺 BASF 采用立式流化床的Unipol工艺 UCC BP和Chisso公司的卧式搅拌床工艺 住友化学 Sumitomo 的采用立式流化床的气相法工艺 此外 其它公司 如三井化学 Basell Borealis等公司的聚丙烯工艺技术也利用气相流化床反应器生产抗冲共聚物 概述 气相法在1970年代一直由BASF公司的Novolen工艺独占市场1980年代后期以后 采用气相流化床反应器的UCCUnipol气相聚丙烯工艺发展迅速 近10年来居于气相法工艺的领先地位 而近几年采用独特的卧式搅拌床反应器的BP Amoco和Chisso的气相法聚丙烯工艺的市场份额也有较大增长 1998年底 气相法工艺的生产能力占全球聚丙烯生产能力的27 9 气相法生产工艺与浆液法和液相本体法工艺相比 具有下列一些特点 可在宽范围内调节产品品种 易于控制丙烯产物的分子量和共聚单体含量 适宜抗冲聚丙烯的生产 安全性好 开停车方便 每单位反应器容积中的物料数量仅为浆液工艺的1 5 本体工艺的1 35 各种气相法工艺比较 各种气相法工艺的反应器型式可分为流化床 带刮壁器的立式流化床 立式搅拌床 卧式搅拌床四种类型 见下图 反应器型式和搅拌方式 气相反应器的型式 各种Novolen工艺和BP Chisso公司的气相聚丙烯工艺利用液体丙烯的气化潜效除去聚合反应热 Unipol工艺和Sumitomo气相聚丙烯工艺及其它采用流化床反应器的工艺主要是用冷丙烯气体的显热除去聚合反应热 由于丙烯气体的显效较小 冷丙烯气体的用量就很大 大约为聚合量的50倍 因此鼓风机的能耗较大 反应器撤热方式 各种在Novolen工艺的立式搅拌床反应器中 物料流动属于理想混合型 BP Chisso气相聚丙烯工艺的卧式搅拌床反应器中 物料流动接近活塞流型 根据研究 一台BP Chisso的反应器相当于2 3台串联的连续搅拌釜反应器的流动形式 反应器物流型式 主要气相PP工艺比较表 Novolen工艺 BASF 工艺特点 Novolen工艺是由BASF公司开发成功的 1991年开始采用高效载体催化剂 1997年建成第一套采用75m3反应器 18万吨 年的生产装置 并商业生产茂金属聚丙烯 目前PTK4催化剂己用于采用Novolen工艺技术的工厂 PTK4催化剂采用硅石 Silica 载体 BASF在硅石载体催化剂的研究方面有很长的历史 1997年开发出第一个商业化的硅石载体聚丙烯茂金属催化剂 2000年2季度投产的聚丙烯茂金属催化剂工厂能够提供年产100万吨茂金属聚丙烯所需的催化剂 采用Novolen工艺的工厂 Unipol工艺 UCC 概况 Unipol聚丙烯工艺采用气相流化床反应器系统 只用两台串联的反应器系统就能够灵活地生产全范围的聚丙烯产品 商业化均聚物产品的MFR为0 5 45 1993年 UCC开发出Unipol工艺独有的丙烯和丁烯 1共聚的特殊无规共聚产品 商品名为CEFOR丁烯 l含量为8 12 5wt 熔点为131 142 MFR范围3 4 12 与丙烯 乙烯无规共聚产品相比 CEFOR产品的主要特点是光学性能更好 熔点更低 有更好的热封性 采用Unipol工艺的工厂 BP Amoco工艺 Innovene气相法聚丙烯工艺 Innovene气相法聚丙烯工艺既原Amoco或BP Amoco气相法聚丙烯工艺 BP Amoco气相法工艺采用接近活塞流式的卧式反应器 并带一个特殊设计的水平搅拌器 也是当今最先进的聚丙烯技术之一 BP Amoco气相法工艺的主要特点是采用独特的接近活塞流的卧式搅拌床反应器 采用高效CD催化剂 流程短 能耗较低 过渡产品少 抗冲共聚物产品的综合性能好 安全环保 工艺特点 InnoveneCD催化剂是专为气相法工艺研制的高效载体催化剂 催化剂的形态控制 有很高的活性和选择性 能控制无规聚丙烯的生成 产品有很高的等规度 聚合产品粒度分布窄 粉料流动性好 灰分含量低 色泽好等 采用该催化剂 使工艺流程得到简化 CD催化剂的活性在25000 55000kgPP g催化剂 取决于原料纯度和反应器的数量 生产的粉料产品的等规度也很稳定 等规度最高可达99 CD催化剂的另一特点是不需预处理或预聚合 可以直接加入反应器 并且该催化剂可以生产所有聚丙烯产品 反应器为卧式圆柱形压力容器 在轴向设有桨式搅拌器 反应器下部用堰分成四部分 单体和氢进入每一部分 混合物被连续搅拌以避免形成热点 气相空间可被分成两个以上的空间 在这些区内可以进入不同的气体组分 以加宽分子量分布 聚合物在形成过程中 可由一个区转到下一个区 最后可以熔融状态排出 也可以以粉末状态排出 反应热靠液体原料的蒸发移出 形成的蒸气有利于流化床的充气 鼓动 据BP介绍 一台这种反应器的性能相当于三台以上的串联返混式反应器 如流化床或本体液相反应器 由于物料在反应器的流动接近活塞流 走短路的催化剂极少 只用两台反应器就可以生产高性能的抗冲共聚物 另外 反应器的时 空产率 单位反应器容积的生产率 kg h m3 在各种聚丙烯工艺中是最高的 这使得投资较低 同样也是因为独特的反应器设计 BP Amoco气相法工艺的产品过渡很短 理论上产品的过渡时间要比连续搅拌反应器或流化床反应器短2 3 因而产品切换容易 过渡产品很少 由于工艺流程简短 反应器设计独特 聚合压力比较低 没有大型的转动设备 电能消耗在各种PP工艺中处于最低之列 由于是气相聚合系统 不必像液相法那样用蒸汽加热反应器随聚合物排出的液体丙烯 因而蒸汽消耗量很少 生产均聚产品的能耗在各种工艺中是最低的 BP的气相法工艺向其它气相法工艺一样 聚合系统内没有大量的液态烃 本质上比液相本体法要安全一些 本工艺均聚产品的MFR可从0 5到100 产品韧性高于其它气相聚合工艺 无规共聚产品的MFR为2 35 其乙烯含量为0 5 0 7 抗冲共聚产品MFR为1 35 乙烯含量为5 15 工艺的优点之一是其产品的物理性质匹配较好 可以生产粘滞性和抗冲强度在高水平上平衡的产品 BP Amoco气相聚丙烯工艺流程示意图 采用BP Amoco气相法聚丙烯工艺的工厂 Chisso工艺 Chisso气相法聚丙烯工艺技术是在BP Amoco气相法聚丙烯工艺技术基础上发展起来的 两者有很多相似之处 不同点是 Chisso工艺的第一反应器布置在 第二反应器的顶上 第一反应器的出料重力流入一个简单的气锁装置 然后用丙烯气压送入第二反应器 Chisso气相法聚丙烯工艺采用THC C催化剂 是东邦钛 TohoTitanium 公司研制的 该催化剂有很高的活性和选择性 能够控制无定型聚合物的生成 同时保持生成很高收率的等规聚合物 Chisso称采用THC C催化剂的聚丙烯形态好 细粉少 流动性好 易于输送至第二反应器 典型活性为25000 40000kg聚丙烯 kg催化剂 但该催化剂需要预处理 用己烷配成浆液 加入少量丙烯处理几个小时 否则产品中细粉增多 流动性降低 共聚反应器的操作困难 工艺特点 Chisso气相聚丙烯工艺流程示意图 从聚丙烯酰胺的生产过程看成本的构成工艺技术比较技术性经济性 目前仍具有竞争力和生命力的工艺技术主要是气相法 本体法和二者的组合法技术 包括Spheripol工艺 Unipol工艺 Novolen工艺 BP的Innovene气相法工艺 Chisso气相法工艺 以及新出现的Borealis的Borstar工艺 几种工艺的简要技术比较见下表 从聚丙烯酰胺的生产过程看成本的构成 技术比较 简要工艺技术比较表 HP均聚物 RCP无规共聚物 ICP抗冲共聚物 化学系统公司对各种聚丙烯工艺技术的投资与操作费用作过全面的比较 该比较假设工厂按照化工装置的一般设计标准设计 见下表 经济性比较 经济性比较 抗冲共聚产品 可以看出 除Borstar工艺之外 Spheripol Unipol Novolen Innovene四种主要工艺的投资和生产成本相差不大 表明主流聚丙烯工艺技术的经济性非常接近 经济性比较